原子级精度：应材引领芯片制造进入新时代

芯片制造领域迎来了具有里程碑意义的时刻，应用材料公司推出了其最新的具备 “原子级” 精度的芯片制造设备。作为台积电、英特尔和三星等行业巨头的美国供应商，应用材料公司此举旨在押注对更强大的人工智能芯片的需求将持续呈现增长态势。

应用材料公司半导体产品集团总裁普拉布拉贾指出，芯片制造正步入一个前所未有的复杂时代。在芯片生产的每一个环节，都伴随着新的技术挑战。这就要求设备制造商必须迅速做出适应，以满足这些不断变化的需求。“当我们谈论原子级控制时，哪怕只有一埃的精度，也具有至关重要的意义。而且，必须在芯片上的数十亿个晶体管上都复制这种高精度。” 拉贾在菲尼克斯举行的 SEMICON West 行业盛会上如此强调。

一埃相当于十分之一纳米，为了让大家更直观地理解这一长度单位，我们可以进行一些对比。例如，一条 DNA 链的直径约为 2.5 纳米，COVID - 19 病毒的直径约为 100 纳米，而一粒米的长度约为 500 万纳米。Raja 进一步解释先进芯片制造所需的高精度水平时提到：“我们需要在 10 纳米的间隙中沉积五到六种材料，每种材料的尺寸为一到两纳米。”

目前，包括台积电、英特尔和三星在内的顶级芯片制造商计划在今年启动 2 纳米芯片的生产，并过渡到名为 “全栅”（GAA）的新型晶体管架构。GAA 也被称作纳米片技术，它能够在极其有限的空间内构建更为复杂的晶体管结构，从而将更强大的计算能力集成到每块芯片上。与此同时，全球顶级芯片制造商还在积极探索更先进的芯片封装方法，以实现不同芯片功能的互连，这也进一步催生了对新型机器的需求。

拉贾表示，这些技术挑战使得芯片设备制造商的作用比以往任何时候都更加关键。尽管市场存在对人工智能 “泡沫” 可能冷却甚至破裂的担忧，但美国领先的芯片设备制造商并未看到行业投资放缓的迹象，他们仍在大力推动下一代人工智能计算芯片的发展。“人们对这个行业的信心正在不断增强，目前有 100 家晶圆厂正在建设中。我们认为对人工智能计算的需求不会放缓。” 拉贾说道。

应用材料公司企业战略与发展集团副总裁特里斯坦・R・霍尔特曼也向记者表示，人工智能的应用领域极为广泛，构建该技术的基础设施可能需要长达 30 年的时间。“我们认为，我们正处于一个长达数十年的建设过程的早期阶段。”

由于对制造支持人工智能计算的芯片的需求持续增长，应用材料公司在所有最先进领域的收入都呈现出增长态势，涵盖先进的封装和精密互连、尖端逻辑和内存制造等方面。该公司旨在提升下一代人工智能芯片性能的全新先进芯片制造工具系列涵盖三大领域：业界首个集成式芯片到晶圆混合键合系统，可提高芯片封装和先进存储器堆叠的功率效率和性能；新型材料沉积系统，用于帮助构建 GAA 晶体管；以及提供亚纳米成像的计量工具，可协助研发并提高复杂逻辑芯片、高带宽存储器芯片和 3D 芯片堆叠的生产质量。

“现在技术变得非常复杂，这改变了人们与芯片设备制造商的合作方式，客户现在很早就与我们合作了。” 拉贾说道。应用材料公司为所有主要芯片制造商提供产品，包括台积电、英特尔、三星、SK 海力士、Rapidus 和美光。不过，应用材料公司表示，由于其新的芯片制造工具旨在解决人工智能时代最先进的芯片设计，受华盛顿出口管制的影响，这些工具将无法提供给中国客户。拉贾提到：“说到中国，我认为限制是针对 14 纳米以下的工艺。这在某种程度上意味着，在工艺复杂的地方，我们无法与他们合作。” 根据应用材料公司最新财报，该公司预计，受中国出口限制影响，其 2026 财年营收将减少 6 亿美元。但值得注意的是，应用材料公司股价今年迄今仍上涨了 30% 以上。